第三章 探索生活材料,第一节 合金,1.能记住合金的定义及特点。 2.认识金属与合金在性能上的主要差异,知道生活中常见合金的组成。 3.能说出铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。,一,二,一、认识合金 1.合金的定义 由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 2.合金的性能 合金与其各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学或机械性能。 (1)合金的硬度较大。 (2)多数合金的熔点一般比各成分金属的低。 (3)合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。,一,二,合金是混合物还是纯净物?最早使用的合金是什么? 提示:合金是混合物。最早使用的合金是铜合金。,一,二,二、使用合金 1.铁合金 (1)生铁和钢的比较。,一,二,(2)钢的分类。 (3)不锈钢的性能和用途。 性能:不锈钢是最常见的合金钢,它的合金元素主要是Cr、Ni。不锈钢在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。 用途:不锈钢具有优良的性能,使它在化工生产、医疗器械制造、建筑装潢及人们日常生活中得到了广泛的应用。生活中常见的医疗器械、厨房用具和餐具等很多都是用不锈钢制成的。,一,二,生铁和钢的本质区别是什么?如何将生铁冶炼成钢? 提示:生铁和钢的本质区别是含碳量不同,生铁的含碳量比钢高。炼钢是在高温条件下,用氧化剂把生铁中过多的碳和杂质氧化除去的过程。,一,二,2.铝合金和铜合金 (1)硬铝:合金元素为Cu、Mg、Mn和Si等。硬铝密度小、强度高、抗腐蚀性强。适用于制造飞机和宇宙飞船。 (2)铜合金:黄铜中合金元素是Zn。青铜中合金元素是Sn。 3.新型合金 (1)储氢合金:Ti-Fe合金和La-Ni合金等。 (2)钛合金:密度小、强度高、韧性好、耐腐蚀。 (3)耐热合金、形状记忆合金等。,一,二,三,四,一、铁合金的分类及特点,一,二,三,四,二、不锈钢不与酸、碱、盐反应的原因 不锈钢中添加的元素主要是Ni和Cr,Cr是防氧化元素,使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜,防止内部的Fe与外界物质接触;Ni是防腐蚀元素,使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。,一,二,三,四,三、两种常见的铝合金与铜合金,一,二,三,四,四、认识几种新型合金 1.储氢合金 常见的储氢合金一般为Ti-Fe合金、La-Ni合金。 2.其他合金 形状记忆合金:形状记忆合金是一种新的功能金属材料,用这种合金做成的金属丝,即使将它揉成一团,但只要达到某个温度,它便能在瞬间恢复原来的形状。最早研究成功的形状记忆合金是Ni-Ti合金。它的优点是可靠性强、功能好,但价格高。 钛合金:钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛合金的优点:强度高;耐热性强;抗蚀性好;等等。,知识点1,知识点2,知识点3,【例题1】 合金相对于纯金属制成的金属材料的优点是( ) 合金的硬度一般比它的各成分金属的大 合金的熔点一般比它的各成分金属的更低 改变原料的配比、改变生成合金的条件,可得到有不同性能的合金 合金比纯金属的导电性更强 合金比纯金属的应用范围更广泛 A. B. C. D. 解析:合金的机械性能比各成分金属的优良,故正确;根据教材知识,是正确的;合金的电阻率比纯金属要大,故是错误的;合金由于性能好而应用更广泛,是正确的。 答案:A,知识点1,知识点2,知识点3,点拨认识合金的常见误区。 (1)误认为合金都是由金属构成的。事实上,凡是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得到的具有金属特 性的物质都是合金;尽管合金的许多性能都优于纯金属,但并不是说其所有性能都比纯金属要好,要根据实际需要,灵活选择使用纯金属或合金。 (2)误以为金属材料都是由金属单质制成的。实际上,很多金属材料都是合金,合金具有较纯金属更广阔的应用范围。 (3)合金不一定是固态,如用作原子反应堆导热剂的钠钾合金,常温下为液态。,【例题2】 现代建筑所用的门窗框架常用电解加工制成的古铜色合金制造。取该合金样品进行如下实验(每一步试剂均过量),由此可以推知该合金的组成可能为( ) A.Al、Mg(OH)2、Si、S B.Al、Fe、Mg、Cu C.Al、Si、C、CuO D.Al2O3、SiO2、Fe、C,知识点1,知识点2,知识点3,知识点1,知识点2,知识点3,解析:从四个选项中可以看出,与NaOH溶液反应放出H2的有Si和Al;而与盐酸反应放出H2的有Fe和Mg。因此符合条件的只有B。 答案:B 点拨在分析合金的组成时,应注意: (1)根据元素单质的性质判断单质的存在。如Al与NaOH溶液反应,Si与NaOH溶液反应等。 (2)加入试剂时注意反应的单一性,即加入的试剂与某种成分反应。,知识点1,知识点2,知识点3,【例题3】 钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注,钛合金是航空航天、军工、电力等方面的必需材料。 (1)钛和钛的合金具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工等,某些钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是 。 A.用来作保险丝 B.用于制造航天飞机 C.用来制造人造骨 D.用于制造船舶的材料,知识点1,知识点2,知识点3,(2)常温下钛不与一般的非金属单质、强酸反应。红热时,却可与常见的非金属单质反应。地壳中钛矿石之一称金红石(TiO2),目前,利用金红石大规模生产钛的方法是: 第一步:金红石、木炭粉混合,在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 ,该反应的还原剂是 。 第二步:在氩气的气氛中,用过量镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。 简述由上述所得产物中获取金属钛的步骤。 。,知识点1,知识点2,知识点3,解析:(1)由题干信息知钛和钛合金的熔点高,不能用来作保险丝;钛密度小、熔点高、可塑性好,可用于制造航天飞机及船舶材料;与人体有很好的“相容性”,可制造人造骨。 (2)第一步得到的可燃性气体应是CO,结合原子守恒及电子转移守恒,化学方程式应为TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO,该反应中,碳元素化合价升高,C作还原剂;第二步应为镁置换钛的反应,化学方程式为TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2,所得产物含杂质镁(镁过量),利用钛不与强酸反应,应加足量盐酸除去过量的镁,过滤即得钛。 答案:(1)A (2)TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO C 加足量盐酸除去过量的镁,过滤,洗涤 点拨钛由于具有较高的强度、良好的抗氧化性和优异的耐腐蚀性,对人体无毒且无不良反应,可作为人造骨的材料。,1 2 3 4,1铁和铁合金是生活中常用的材料,下列说法正确的是 ( ) A.不锈钢是铁合金,只含金属元素 B.一定条件下,铁粉可与水蒸气反应 C.铁与盐酸反应,铁合金不与盐酸反应 D.铁合金的硬度和强度均低于纯铁 Fe3O4+4H2,故B正确。 答案:B,1 2 3 4,2工业生产中,常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合,冷凝后得到具有金属特性的熔合物合金。这是制取合金的常用方法。仅根据下表数据判断,不宜用上述方法制取的合金是( ) A.Fe-Cu合金 B.Cu-Al合金 C.Al-Na合金 D.Cu-Na合金 解析:根据定义,两种金属要“熔合”为合金,则熔合时温度须保证两种金属在一定温度范围内均为液体状态,即一种金属的熔点不能高于另外一种金属的沸点。 答案:D,1 2 3 4,3下列有关合金的叙述正确的是( ) A.合金的导电性比成分金属强 B.合金的抗腐蚀性能都很好 C.合金的密度比各成分金属小 D.多数合金比成分金属熔点低,硬度大 解析:一般合金的熔点比各成分金属的熔点低,硬度、强度更大,但抗腐蚀性有的较差,导电性一般较弱。 答案:D,1 2 3 4,4(1)选择填空:将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只能选用一次)。 A.密度小 B.延展性好 C.易传热 D.易导电 E.氧化时放热 炊具: ;飞机: ;焊接铁轨: ;电缆: ;铝箔: 。 (2)佛山是“有色金属之乡”,其中铝合金材料的产量约占全国的一半。铝合金材料属于 (填“纯净物”“混合物”或“单质”)。 (3)曾青得铁则化为铜。试写出该反应的化学方程式: 。,1 2 3 4,解析:(1)用铝制造炊具是由于它的导热性好。铝合金硬度大,密度小,是制造飞机的良好材料。利用铝热反应中铝被氧化时放热,可用来焊接铁轨。铝用作电缆和铝箔则分别是利用其易导电和延展性好。 (2)合金是由一种金属与其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质,因此是混合物。 (3)该反应是铁与硫酸铜反应置换出铜的过程。 答案:(1)C A E D B (2)混合物,